电气过应力的介绍 - 第 3 部分

在上篇电气过应力博客中，我们介绍了瞬态电压抑制器 (TVS) 的技术参数。在本文中，我们将介绍逐步为设计选择最佳 TVS 的流程。

1. 考虑封装尺寸与最大功耗。TVS 的额定功率计算方法通常是用最大钳位电压乘以最大峰值脉冲电流 (PPP = IPP?VC) 。最大功耗一般针对 1ms 脉冲。使用高额定功率 TVS 的优势是 V-I 曲线在该（击穿）区域的斜率很陡。我们随后会更详细地介绍钳位区域的 V-I 特征，但重点是如果给定故障电流下的器件具有更高的额定功率，故障条件下的稳压会更好。

注意，在图 1 中功耗与封装尺寸有关。可惜的是，与放大器封装相比 TVS 的封装尺寸很大。但是，没有必要为每个放大器配备 TVS。一个 TVS 可用于整个电源总线，或者也许可在大型 PCB 中使用几个 TVS。在该实例中，我们将选择 400W 的封装来最大限度地缩小 TVS 尺寸。在后续计算中，我们将看到故障电压如何因为大故障电流而增加。

 

 

图1：TVS 的封装尺寸与功耗实例

2. 为应用选择等于最大额定工作电源电压的反向对峙电压。在本示例中，最大电源电压等于指定的最大值（表 3 中为 ±18V），因此我们选择的对峙电压是 18V。只要电源电压小于反向对峙电压，TVS 漏电流就会保持为较低的水平（一般是微安级），在 TVS 产品说明书中通常由整个温度范围决定。表 1 是一个 TVS 实例，提供 18V 对峙电压以及与其相关的 5uA 和 10uA 漏电流。

表1：瞬态电压抑制器（400W 和5000W 两种选项）的技术参数实例

部件编号

 

反向对峙电压VR

 

漏电流VR IR

 

击穿电压VBR

 

击穿电流IBR

 

最大钳位电压 VC

 

最大峰值脉冲电流 IPP

 

峰值功率 PPP

 

最小

 

最大

 

SMAJ18A

 

18V

 

5uA

 

20.0V

 

22.1V

 

1mA

 

29.2V

 

13.7A

 

400W

 

5.0SMDJ18A

 

18V

 

10uA

 

20.0V

 

22.1V

 

1mA

 

29.2V

 

172A

 

5000W

 

表2：OPA192 的绝对最大额定参数表

数值

 

单位

 

电源电压

 

±20（+40，单电源）

 

V

 

信号输入终端

 

电压

 

共模

 

(V-) - 0.5至(V+) + 0.5

 

V

 

差分

 

(V+) - (V-) + 0.2

 

V

 

电流

 

±10

 

mA

 

输出短路

 

连续

 

工作温度

 

-55 至 +150

 

℃

 

存储温度

 

-55 至 +150

 

℃

 

结温

 

+150

 

℃

 

静电放电 (ESD) 额定参数

 

人体模型 (HBM)

 

4

 

kV

 

带电器件模型 (CDM)

 

1

 

kV

 

表3：OPA192 的工作技术参数

电气特性

TA = +25C，VCM = VOUT = VS/2，RLOAD = 10k?（连接至 Vs/2），另有说明的除外。

参数

 

测试条件

 

最小值

 

典型值

 

最大值

 

单位

 

电源

 

VS

 

指定电压范围

 

+4.5

 

+36

 

V

 

IQ

 

每个放大器的静态电流

 

IO = 0A

 

1

 

1.2

 

mA

 

TA = -40C 至 25C、IO = 0A

 

1.5

 

mA